(19)
(11) EP 1 133 539 B1

(12) EUROPÄISCHE PATENTSCHRIFT

(45) Hinweis auf die Patenterteilung:
29.01.2003  Patentblatt  2003/05

(21) Anmeldenummer: 99947283.0

(22) Anmeldetag:  07.09.1999
(51) Internationale Patentklassifikation (IPC)7C10J 3/82, C10J 3/84, C10J 3/02, C10J 3/20
(86) Internationale Anmeldenummer:
PCT/EP9906/584
(87) Internationale Veröffentlichungsnummer:
WO 0001/5738 (23.03.2000 Gazette  2000/12)

(54)

REAKTOR ZUM VERGASEN KÖRNIGER BRENNSTOFFE, DIE EIN FESTBETT BILDEN

REACTOR FOR GASIFYING GRANULAR FUELS THAT FORM A FIXED BED

REACTEUR PERMETTANT DE GAZEIFIER DES COMBUSTIBLES EN GRAINS CONSTITUANT UN LIT FIXE


(84) Benannte Vertragsstaaten:
DE ES GB

(30) Priorität: 11.09.1998 DE 19841586

(43) Veröffentlichungstag der Anmeldung:
19.09.2001  Patentblatt  2001/38

(73) Patentinhaber: MG Technologies AG
60325 Frankfurt am Main (DE)

(72) Erfinder:
  • SCHMITT, Gerhard
    D-61389 Schmitten (DE)


(56) Entgegenhaltungen: : 
DD-A- 133 819
DE-A- 2 736 687
GB-A- 2 140 026
US-A- 4 725 409
DD-A- 135 506
DE-A- 3 046 265
US-A- 4 200 438
US-A- 5 174 799
   
       
    Anmerkung: Innerhalb von neun Monaten nach der Bekanntmachung des Hinweises auf die Erteilung des europäischen Patents kann jedermann beim Europäischen Patentamt gegen das erteilte europäischen Patent Einspruch einlegen. Der Einspruch ist schriftlich einzureichen und zu begründen. Er gilt erst als eingelegt, wenn die Einspruchsgebühr entrichtet worden ist. (Art. 99(1) Europäisches Patentübereinkommen).


    Beschreibung


    [0001] Die Erfindung betrifft einen Reaktor zum Vergasen körniger Brennstoffe, wobei der Brennstoff im Reaktor ein Festbett bildet, in dessen unteren Bereich sauerstoffhaltiges Vergasungsmittel eingeleitet wird, das sich im Festbett aufwärts bewegt und wobei man Wasserstoff und Kohlenoxide enthaltendes Produktgas über dem Festbett durch einen Abzugskanal aus dem Reaktor abführt.

    [0002] Reaktoren dieser Art sind seit langem bekannt und z. B. im US-Patent 5 094 669, EP-Patent 0 078 100 und GB-Patent 2 003 589 beschrieben. Die Vergasung erfolgt mit Hilfe eines Drehrosts im Reaktor und dem Abzug fester Asche oder ohne Drehrost mit Abzug flüssiger Schlacke.

    [0003] Als Brennstoff verwendet man Kohle aller Art, auch Braunkohle und Torf, dazu können verschiedenartige Abfallstoffe zugegeben werden. Wenn der von oben auf das Festbett gegebene Brennstoff zu feinkörnig ist, wird ein störend großer Anteil davon durch das Produktgas aus dem Reaktor abgezogen und in die anschließenden Apparate transportiert. Dies kann zu Betriebsstörungen führen, die den Stillstand des Reaktors nötig machen. Auch durch Steigerung der Maximalleistung eines Reaktors und damit erhöhter Produktgaserzeugung kann es geschehen, daß der Produktgasstrom zuviel feinkörnigen Brennstoff aus dem Reaktor transportiert.

    [0004] Aus GB-A-2 140 026 ist ein Vergasungs reaktor bekannt, bei dem Produktgas tangential aus dem Gas-raum abgezogen wird, und der Endbereich des Reaktors als Flichkraft-abscheider wirkt.

    [0005] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den eingangs genannten Reaktor so auszugestalten, daß auch bei einem starken Produktgasstrom keine störenden Mengen an feinkörnigem Brennstoff aus dem Reaktor abgezogen werden. Erfindungsgemäß gelingt dies dadurch, daß im Reaktor mindestens ein Fliehkraft-Abscheider zum Abscheiden von Feststoffen aus dem Produktgas angeordnet ist, der eine Eintrittsöffnung für vom Festbett kommendes staubhaltiges Produktgas, eine Austrittsleitung für Produktgas und eine in das Festbett führende Feststoffableitung aufweist, wobei die Austrittsleitung mit dem Abzugskanal des Reaktors verbunden ist.

    [0006] Vorteilhafterweise werden mehrere Fliehkraft-Abscheider im Reaktor angeordnet, wobei die Austrittsleitungen der Abscheider in eine im oberen Bereich des Reaktors angeordnete Ringkammer münden, die mit dem Abzugskanal in Verbindung steht.

    [0007] Eine zweckmäßige Weiterbildung der Erfindung besteht darin, daß im oberen Bereich des Reaktors eine vertikale Ringwand angeordnet ist und daß sich die Eintrittsöffnung des Abscheiders außerhalb des von der Ringwand umschlossenen Reaktorbereichs befindet. Die Ringwand sorgt dafür, daß sich die Eintrittsöffnung des Abscheiders oberhalb des Festbettes befindet.

    [0008] Es bietet sich an, als Fliehkraft-Abscheider den Zyklon zu verwenden, doch können auch andere Fliehkraft-Abscheider verwendet werden. Die Reaktoren arbeiten üblicherweise bei Drücken von 1 bis 80 bar.

    [0009] Ausgestaltungsmöglichkeiten des Reaktors werden mit Hilfe der Zeichnung erläutert. Es zeigt:
    Fig. 1
    einen Vergasungsreaktor mit Drehrost im Längsschnitt in schematischer Darstellung und
    Fig. 2
    eine zweite Reaktor-Variante in der Darstellung analog zu Fig. 2 und
    Fig. 3
    eine weitere Reaktor-Variante.


    [0010] Der Reaktor der Fig. 1 weist ein Gehäuse (1) auf, das üblicherweise wassergekühlt ist. Der körnige Brennstoff kommt aus einem Vorratsbehälter (2) und fällt durch das dann geöffnete Ventil (3) auf das Festbett (4). Im unteren Bereich des Reaktors befindet sich ein Drehrost (5), dem man durch eine Vergasungsmittelleitung (6) ein Gemisch aus Sauerstoff und Wasserdampf zuführt, welches vom Drehrost (5) aus in das Festbett (4) hinein verteilt wird. In nicht näher dargestellter Weise zieht man Asche durch die Öffnung (7) nach unten ab.

    [0011] Die bei den endothermen Vergasungsreaktionen benötigte Energie wird durch partielle Oxidation aufgebracht. Das rohe Produktgas verläßt den Reaktor durch den Abzugskanal (9) und wird einer Kühlung und Reinigung zugeführt. Eine vertikale Ringwand (10) ist am oberen Ende gasdicht mit dem Reaktorgehäuse (1) verbunden und dient als Begrenzung für eine Ringkammer (11), die mit dem Abzugskanal (9) in Verbindung steht. Eine horizontale Trennwand (12) ist in Form einer Ringscheibe zwischen dem Gehäuse (1) und der Ringwand (10) als untere Begrenzung der Ringkammer (11) angeordnet.

    [0012] In Fig. 1 sind zwei Zyklone (13) dargestellt, deren Austrittsleitungen (14) nach oben in die Ringkammer (11) führen. Die Eintrittsöffnung (15) eines jeden Zyklons (13) befindet sich unterhalb der Trennwand (12) und oberhalb des Festbettes (4). Staubhaltiges Produktgas, das aus dem Festbett (4) herausströmt, tritt zwangsweise durch die Öffnungen (15) in einen der beiden Zyklone (13) ein, wobei die abgeschiedenen Feststoffe durch die jeweilige Feststoffableitung (16) zurück in das Festbett (4) geführt werden. Zum besseren Abfluß der Feststoffe nach unten ist der untere Bereich der Ableitung (16) aufgeweitet. Die Zahl der Zyklone kann beliebig gewählt werden, sie wird üblicherweise 1 bis 10 betragen.

    [0013] Das Produktgas, das die Zyklone (13) verläßt, strömt durch die Austrittsleitungen (14) zunächst in die Ringkammer (11) und dann zum Abzugskanal (9). Der Staubgehalt dieses Produktgases ist auf diese Weise begrenzt, so daß Betriebsstörungen vermieden werden.

    [0014] Gemäß Fig.2 befinden sich die Zyklone (13) innerhalb des von der Ringwand (10) umschlossenen Bereichs und damit mehr oder weniger im Festbett (4), dort wo die Temperaturen relativ niedrig sind. In der Anordnung gemäß Fig. 1 befinden sich die Zyklone (13) außerhalb der Ringwand (10) und werden vom Produktgas umströmt. Die Bezugszeichen der Fig. 2 haben die bereits zusammen mit Fig. 1 erläuterte Bedeutung.

    [0015] Der schematisch dargestellte Reaktor der Fig. 3 weist nur einen Zyklon (13) auf, dessen Austrittsleitung (14) mit dem Abzugskanal (9) direkt verbunden ist. Staubhaltiges Produktgas, das vom Festbett (4) kommt, tritt durch die Öffnung (15) in den Zyklon ein, und abgeschiedene Feststoffe werden durch die Ableitung (16) zurück in das Festbett (4) geführt. Die Düsen (20) dienen der Zufuhr des Vergasungsmittels, und flüssige Schlacke wird durch den Auslaß (7a) abgezogen.

    [0016] Ein Vergasungsreaktor mit Drehrost (5), wie er in Fig. 1 oder 2 dargestellt ist, kann ohne weiteres auch nur mit einem Zyklon (13) gemäß Fig. 3 ausgerüstet sein, und ebenso kann der Reaktor der Fig. 3, der mit Abzug flüssiger Schlacke arbeitet, mehrere Abscheidezyklone (13) aufweisen, wie es zusammen mit Fig. 1 oder Fig. 2 erläutert wurde.


    Ansprüche

    1. Reaktor zum Vergasen körniger Brennstoffe, wobei der Brennstoff im Reaktor ein Festbett bildet, in dessen unteren Bereich sauerstoffhaltiges Vergasungsmittel eingeleitet wird, das sich im Festbett aufwärts bewegt, und wobei man Wasserstoff und Kohlenoxide enthaltendes Produktgas über dem Festbett durch einen Abzugskanal aus dem Rektor abführt, dadurch gekennzeichnet, daß im Reaktor mindestens ein Fliehkraft-Abscheider zum Abscheiden von Feststoffen aus dem Produktgas angeordnet ist, der eine Eintrittsöffnung für vom Festbett kommendes staubhaltiges Produktgas, eine Austrittsleitung für Produktgas und eine in das Festbett führende Feststoffableitung aufweist, wobei die Austrittsleitung mit dem Abzugskanal des Reaktors verbunden ist.
     
    2. Reaktor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Fliehkraft-Abscheider im Reaktor angeordnet sind und die Austrittsleitungen der Abscheider in eine im oberen Bereich des Reaktors angeordnete Ringkammer münden, die mit dem Abzugskanal in Verbindung steht.
     
    3. Reaktor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß im oberen Bereich des Reaktors eine vertikale Ringwand angeordnet ist und daß sich die Eintrittsöffnung des Abscheiders außerhalb des von der Ringwand umschlossenen Reaktorbereichs befindet.
     
    4. Reaktor nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß sich der Abscheider außerhalb des von der Ringwand umschlossenen Bereichs befindet.
     
    5. Reaktor nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß sich der Abscheider innerhalb des von der Ringwand umschlossenen Bereichs befindet.
     
    6. Reaktor nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß der Fliehkraft-Abscheider als Zyklon ausgebildet ist.
     


    Claims

    1. A reactor for gasifying granular fuels, wherein the fuel in the reactor forms a fixed bed in whose lower portion oxygen-containing gasification medium is introduced, which moves upwards in the fixed bed, and wherein product gas containing hydrogen and carbon oxides is withdrawn from the reactor through a discharge duct above the fixed bed, characterised in that in the reactor there is provided at least one centrifugal separator for separating solids from the product gas, which has an inlet opening for dust-laden product gas coming from the fixed bed, an outlet line for product gas, and a solids discharge line leading into the fixed bed, where the outlet line is connected to the discharge duct of the reactor.
     
    2. A reactor according to Claim 1, characterised in that several centrifugal separators are disposed in the reactor and the outlet lines of the separators open into an annular chamber disposed in the upper portion of the reactor, which annular chamber communicates with the discharge duct.
     
    3. A reactor according to Claim 1 or 2, characterised in that in the upper portion of the reactor a vertical annular wall is provided, and that the inlet opening of the separator is disposed outside the portion of the reactor enclosed by the annular wall.
     
    4. A reactor according to Claim 3, characterised in that the separator is disposed outside the portion enclosed by the annular wall.
     
    5. A reactor according to Claim 3, characterised in that the separator is disposed inside the portion enclosed by the annular wall.
     
    6. A reactor according to Claim 1 or any one of the following claims, characterised in that the centrifugal separator is in the form of a cyclone.
     


    Revendications

    1. Réacteur de gazéification de combustible en grains, le combustible formant dans le réacteur un lit fixe, dans la partie inférieure duquel est introduit un agent de gazéification contenant de l'oxygène et s'élevant dans le lit fixe, et l'on évacue du réacteur par un canal d'évacuation au-dessus du lit fixe du gaz produit contenant de l'hydrogène et des oxydes de carbone, caractérisé en ce qu'il est monté dans le réacteur, pour la séparation de matières solides du gaz produit au moins un séparateur à force centrifuge, qui a une ouverture d'entrée pour du gaz produit contenant de la poussière et provenant du lit fixe, un conduit de sortie pour du gaz produit et un conduit d'évacuation de matières solides menant au lit fixe, le conduit de sortie communiquant avec le canal d'évacuation du réacteur.
     
    2. Réacteur suivant la revendication 1,caractérisé en ce qu'il est prévu plusieurs séparateurs à force centrifuge dans le réacteur, et les conduits de sortie du séparateur débouchent dans une chambre annulaire qui est disposée dans la partie supérieure du réacteur et qui communique avec le canal d'évacuation.
     
    3. Réacteur suivant la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce qu'il est monté dans la partie supérieure du réacteur une paroi annulaire verticale, et en ce que l'ouverture d'entrée du séparateur se trouve au-dessus de la partie du réacteur entourée par la paroi annulaire.
     
    4. Réacteur suivant la revendication 3, caractérisé en ce que le séparateur se trouve à l'extérieur de la partie entourée par la paroi annulaire.
     
    5. Réacteur suivant la revendication 3, caractérisé en ce que le séparateur se trouve à l'intérieur de la partie entourée par la paroi annulaire.
     
    6. Réacteur suivant la revendication 1 ou l'une des suivantes, caractérisé en ce que le séparateur à force centrifuge est constitué en cyclone.
     




    Zeichnung